[发明专利]一种高产S-腺苷-L-蛋氨酸的酿酒酵母工程菌及其应用

说明书

本发明公开了一种高产S‑腺苷‑L‑蛋氨酸的酿酒酵母工程菌及其应用，所述酿酒酵母工程菌以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)ZJ10041菌株为底盘菌株，将其基因组中的SOD1基因敲除，获得高产S‑腺苷‑L‑蛋氨酸的酿酒酵母ZJ10041‑△SOD1菌株。本发明构建的酿酒酵母工程菌ZJS10041△SOD1在500mL摇瓶发酵中产量提高在20％以上。优化后的500mL摇瓶发酵培养基培养ZJS10041△SOD1菌株的发酵生产，S‑腺苷‑L‑蛋氨酸的产量提高至1.73±0.02g/L。ZJS10041△SOD1菌株在5L发酵罐72h发酵中产量提高到了7.43g/L。

(一)技术领域

本发明涉及S-腺苷蛋氨酸的制备，特别涉及一种高产S-腺苷-L-蛋氨酸的酿酒酵母工程菌、构建方法，以及该基因工程菌在微生物发酵制备S-腺苷-L-蛋氨酸中的应用，并优化酿酒酵母工程菌发酵培养条件，达到高产S-腺苷-L-蛋氨酸的目的。

(二)背景技术

S-腺苷蛋氨酸(SAM)是一种存在于生物体内的天然活性物质。作为体内最重要的甲基供体，SAM可通过转甲基作用、转硫基作用和转氨丙基作用，参与体内重要的生化反应，SAM分子式为C₁₅H₂₂N₆O₅S，分子量398.44。SAM在临床上应用广泛，与包括基因调控、荷尔蒙活性、神经传导和解毒在内的众多关键的身体机能密切相关，同时也对肝病、抑郁症、阿尔茨海默病等具有治疗作用。主要产品是SAM对甲苯磺酸硫酸双盐和SAM-1-4-丁二磺酸盐。

SAM的合成方法有化学合成法、生物酶合成法和微生物发酵法。其中化学法合成SAM会产生较多的副产物，分离纯化较为困难，因此难以在工业上实现大规模生产。生物酶合成法难以实现工业生产SAM的主要原因是SAM合成酶活力较低，制备困难，且需外源添加SAM合成所必需的ATP，生产成本高昂。微生物发酵法利用微生物发酵生产SAM。微生物发酵法因具有发酵工艺流程简单、SAM产量高，生产成本低等优点而被广泛应用。

随着基因工程、代谢工程技术的发展，越来越多的微生物的遗传背景已被研究。通过对菌株代谢网络的分析，能够人为地改变宿主菌的代谢途径来满足预期的需求。目前SAM的代谢途径日渐清晰，通过改变酿酒酵母等宿主菌的代谢途径可以增加细胞内SAM的产量。目前已有多种方法来增加酿酒酵母细胞中SAM的含量包括过表达有利SAM合成的基因或者敲除利于SAM消耗的相关基因。与此同时，通过在培养液中添加前体物质L-蛋氨酸在酵母细胞体内进行SAM累积合成。目前已有报道实验室利用酵母生产SAM，产量达到5.5g/L以上。

SAM是酿酒酵母细胞内的活性物质，由L-蛋氨酸和ATP在SAM合成酶的催化下合成，合成途径原理见图1。在SAM合成过程中有多种限制性因素，包括L-蛋氨酸，ATP等。

酿酒酵母作为微生物发酵生产SAM的常用菌株仍存在S-腺苷蛋氨酸产量低的问题，因此还需要通过对酿酒酵母工程菌改造以及酿酒酵母工程菌发酵生产SAM的培养基进行优化来提高工业上SAM的产量。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种高产S-腺苷-L-蛋氨酸的酿酒酵母工程菌及构建方法，以及该基因工程菌在微生物发酵制备S-腺苷-L-蛋氨酸中的应用，并在此基础上优化发酵培养基，以便于提高酿酒酵母生产SAM的产量，使之高效生产SAM，促进微生物发酵生产SAM在工业上的应用。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种高产S-腺苷-L-蛋氨酸(SAM)的酿酒酵母工程菌，所述酿酒酵母工程菌以酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)ZJ10041菌株为底盘菌株，将其基因组中的SOD1基因敲除，获得高产S-腺苷-L-蛋氨酸的酿酒酵母ZJ10041-△SOD1菌株。

优选的，所述SOD1基因核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。